Question

20．氯化亞銅（CuCl）常用作有機合成工業(yè)中的催化劑，在空氣中迅速被氧化成綠色；見光則分解，變成褐色．下圖是工業(yè)上用制作印刷電路銀板的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）生產(chǎn)CuCl的流程：（已知：濾液①和濾液②中溶質(zhì)相同）

根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）寫出生產(chǎn)過程中加入的試劑的名稱：X鐵粉，Y稀鹽酸．
（2）寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄．
（3）在CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO₂氣體，結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明理由：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應(yīng)中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，所以理論上不需要補充SO₂氣體．
（4）在CuCl的生成過程中除環(huán)境問題、安全問題外，你認為還應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題是防止CuCl的氧化和見光分解，減少產(chǎn)品CuCl的損失．
（5）實驗探究pH對CuCl產(chǎn)率的影響如下表所示：

pH	1	2	3	4	5	6	7
CuCl產(chǎn)率	70	90	82	78	75	72	70

析出CuCl晶體最佳pH為2，當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低的原因是pH較大時，Cu²⁺水解程度增大，反應(yīng)生成CuCl減少，產(chǎn)率減�。�
（6）氯化亞銅的定量分析：
①稱取樣品0.25g和10mL過量的FeCl₃溶液于250mL錐形瓶中，充分溶解．
②用0.10mol•L^-1硫酸鈰[Ce（SO₄）₂]標準溶液滴定．
已知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂、Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺．三次平行實驗結(jié)果如下

平行實驗次數(shù)	1	2	3	4
0.25g樣品消耗硫酸鈰標準溶液的體積（mL）	25.35	24.05	23.95	24.00

則樣品中CuCl的純度為95.5%（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 要利用制作印刷電路的廢液制備氯化亞銅，首先應(yīng)制備并分離出銅，向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過濾，濾渣為過量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過濾得到濾渣即為銅，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅，
（1）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅；過濾后濾渣中含有銅和鐵，依據(jù)銅和鐵的活潑性，加入鹽酸分離二者；
（2）依據(jù)圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、CuCl，依據(jù)得失電子守恒配平方程式；
（3）依據(jù)圖示可知：銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫的物質(zhì)的量之比為1：1，而產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式中硫酸銅、二氧化硫物質(zhì)的量之比恰好為1：1；
（4）依據(jù)氯化亞銅具有還原性，易被氧化而變質(zhì)，具有見光分解的性質(zhì)解答；
（5）依據(jù)圖表CuCl產(chǎn)率可知PH=2產(chǎn)率最大，當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低，Cu²⁺水解程度增大，生成的氯化亞銅少；
（6）依據(jù)方程式中各反應(yīng)物量之間的關(guān)系計算CuCl的純度，CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，F(xiàn)e²⁺+Ce⁴⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，CuCl～Ce⁴⁺，所給數(shù)據(jù)及平行實驗結(jié)果相差不能超過1%，體積為24.35mL，誤差大舍去．

解答 解：（1）印刷電路的廢液（含F(xiàn)e³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cl^-）加入鐵，三價鐵離子能夠原鐵反應(yīng)生成二價鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅，過濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應(yīng)，將銅分離出來；
故答案為：鐵粉；稀鹽酸；
（2）依據(jù)圖示可知：CuCl₂、CuSO₄、SO₂、H₂O反應(yīng)生成H₂SO₄、CuCl，依據(jù)得失電子守恒其方程式為：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
故答案為：CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2H₂SO₄；
（3）依據(jù)圖示可知：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應(yīng)中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，所以理論上不需要補充SO₂氣體；
故答案為：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反應(yīng)中生成的CuSO₄和 SO₂為1：1，所以理論上不需要補充SO₂氣體；
（4）氯化亞銅具有還原性，易被氧化而變質(zhì)，具有見光分解，所以生產(chǎn)中應(yīng)：防止CuCl的氧化和見光分解，減少產(chǎn)品CuCl的損失；
故答案為：防止CuCl的氧化和見光分解，減少產(chǎn)品CuCl的損失；
（5）依據(jù)圖表CuCl產(chǎn)率可知pH=2產(chǎn)率最大為90%，當(dāng)pH較大時CuCl產(chǎn)率變低，Cu²⁺水解程度增大，生成的氯化亞銅少；
故答案為：2；pH較大時，Cu²⁺水解程度增大，反應(yīng)生成CuCl減少，產(chǎn)率減��；
（6）根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)及平行實驗結(jié)果相差不能超過1%，體積為24.35mL，誤差大舍去，滴定0.25g樣品消耗硫酸鈰標準溶液的平均體積=$\frac{24.05+23.95+24.00}{3}$=24mL，結(jié)合方程式可知：CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，F(xiàn)e²⁺+Ce⁴⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，
CuCl～Ce⁴⁺，
CuCl的純度=$\frac{24×1{0}^{-3}×0.1×99.5}{0.25}$×100%=95.5%；
故答案為：95.5%．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、物質(zhì)的分離等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，題目難度中等．